Eksplosive løgne:Hvordan vulkaner kan lyve om deres alder, og hvad det betyder for os

Ligesom en teenager, der gerne vil være ældre, vulkaner kan lyve om deres alder, eller i det mindste om deres aktiviteter. For børn, det kan være små hvide løgne, men vulkaner kan fortælle store løgne med store konsekvenser.

Vores forskning, udgivet i dag i Naturkommunikation , afdækker en sådan vulkansk løgn.

Nøjagtig datering af forhistoriske udbrud er vigtig, da det giver forskere mulighed for at korrelere dem med andre optegnelser, såsom store jordskælv, Antarktiske iskerner, historiske begivenheder som milepæle i middelhavscivilisationen, og klimatiske begivenheder som den lille istid. Dette giver os en bedre forståelse af forbindelserne mellem vulkanisme og det naturlige og kulturelle miljø.

Taupos sidste voldelige udbrud

Lake Taupo, på Nordøen i New Zealand, er en globalt signifikant caldera supervulkan. Kalderaen dannede sig efter sammenbruddet af et magmakamertag efter et massivt udbrud mere end 20, 000 år siden.

Nu ser det ud til, at Taupo -udbruddet, der fandt sted i den tidlige del af det første årtusinde, har ligget om sin alder. Men som mange løgne, det blev til sidst fundet ud af, og det afslører spændende processer, vi ikke havde forstået før.

Udbruddet i Taupo i det første årtusinde er blevet dateret mange gange med radiocarbon, hvilket gav en overraskende stor spredning af aldre mellem 36CE og 538CE.

Radiocarbon datering af udbrud

Radiokarbondatering af organisk materiale er baseret på koncentrationerne af radioaktivt carbon-14 i en prøve, der er tilbage efter organismernes død. I løbet af de sidste to årtier har metoden er blevet forfinet meget ved at kombinere den med dendrochronologi, undersøgelsen af ​​miljøeffekterne på træringernes bredde gennem tiden.

Radiocarbon datering af træring poster har gjort det muligt for forskere at konstruere en pålidelig registrering af koncentrationen af ​​carbon-14 i atmosfæren gennem tiden.

I princippet, denne sammensatte registrering gør det muligt at datere udbrud ved at matche det svingende spor af kulstof-14 i et træ, der blev dræbt ved et udbrud, til det svingende spor af atmosfærisk kulstof-14 fra referencekurven ("wiggle-match" -datering).

Forskere bruger i øjeblikket wiggle-match dating som den foretrukne metode til udbrud dating, men teknikken er ikke gyldig, hvis kuldioxidgas fra vulkanen påvirker et træs version af wiggle.

Virkningen af ​​vulkansk kulstof på udbrudets aldre

Vores undersøgelse genanalyserede de store serier med radiocarbon-datoer for Taupo-udbruddet og fandt ud af, at de ældste datoer var tættest på vulkanventilen. Datoerne blev gradvist yngre, jo længere væk de var.

Dette usædvanlige geografiske mønster er blevet dokumenteret meget tæt (dvs. mindre end en kilometer) på vulkanske ventilationsåbninger før, men aldrig på en skala fra titalls kilometer. To wiggle match aldre, taget fra den samme skov, ligger cirka 30 km fra caldera søen, var blandt de ældste datoer fra rækken af ​​datoer.

Denne forstørrede indflydelse fra vulkanen kan forklares med indflydelsen fra grundvand under søen og dens omgivelser. Taupo wiggle-match træet voksede i en tæt skov i en sumpet dal, hvor vulkansk kuldioxid siver ud af jorden og blev inkorporeret i træerne.

Forholdet mellem kulstof-13 og kulstof-12 (de to stabile isotoper af kulstof) i det moderne vand ved søen Taupo og Waikato-floden fortæller os, at vulkansk kuldioxid kommer ind i grundvandet fra et underliggende magmakrop.

Kan der forudsiges store udbrud over årtier?

Vores undersøgelse viser, at der blev udsendt en stor og stigende mængde kuldioxidgas indeholdende disse stabile isotoper dybt under den forhistoriske Taupo -vulkan. Det blev derefter omfordelt af regionens enorme grundvandssystem, i sidste ende blive inkorporeret i træet på de daterede træer.

Stigningen var tilstrækkelig stor over flere årtier til dramatisk at ændre forholdet mellem forskellige carbonisotoper i træet. Skoven blev efterfølgende dræbt af den sidste del af Taupo -udbrudsserien. Men fortyndingen af ​​atmosfærisk kulstof-14 med vulkansk kulstof gjorde, at radiocarbon-dadlerne for træmateriale fra Taupo-udbruddet syntes et sted mellem 40 og 300 år for gamle.

Den forudgående ændring i kulstofforhold giver os en måde at få indsigt i prognosen for fremtidige udbrud, et centralt mål inden for vulkanologi. Vi fandt ud af, at radiocarbondatoer og isotopdata, der ligger til grund for den i øjeblikket accepterede "wiggle match" -alder, nåede et plateau (det vil sige holdt op med at udvikle sig normalt). Dette betød, at der i flere årtier før udbruddet de ydre vækstringe af træer havde 'underlige' kulstofforhold, forudsiger det forestående udbrud.

Vi genanalyserede data fra andre større udbrud, herunder i Rabaul i Papua Ny Guinea og Baitoushan på den nordkoreanske grænse til Kina og fandt lignende mønstre. Den uregelmæssige kemi efterligner, men overstiger Suess -effekten, som vendte den isotopiske kulstofudvikling af postindustrielt træ. Dette indebærer, at målinger af kulstofisotoper i 200-300 årringe kan spore ændringer i kulkilden, der bruges af træer, der vokser nær en vulkan, giver en potentiel metode til at forudsige fremtidige store udbrud.

Vi forventer, at dette vil give et betydeligt fokus for fremtidig forskning på supervulkaner rundt om i verden.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.